Откуда берется поваренная соль? (Пожалуйста, не говорите супермаркет.) Галит, хлорид натрия, естественным образом встречается в огромных геологических отложениях солевых минералов, оставшихся от медленного испарения древней морской воды. (Вы удивлены? Вы когда-нибудь ощущали вкус морской воды во рту на пляже?) Эти залежи добываются для получения различных солей, в том числе хлорида натрия, достаточного для наполнения многих, многих солонок!

Что в имени?

NaCl — химическое короткое
рука (или формула) для хлорида натрия.Это просто
, чтобы увидеть, откуда берется «Cl» (хлор, дух), но как же, спросите вы, «Na» представляет натрий?

Ответ: «На»
означает «натрий»,
Латинское слово для натрия.

NaCl абсолютно необходим для жизни на Земле. Это необходимый ингредиент в рационе людей и животных. А хлорид натрия имеет буквально тысячи применений! Одно из таких применений — служить источником хлора для химического производства. Почему, спросите вы? И вот почему: хлор известен как «химическое вещество рабочей лошадки». Он играет ключевую роль в производстве тысяч товаров, от которых мы зависим каждый день, включая волейбольные мячи, компьютеры, автомобили, химикаты для бассейнов, лекарства и косметику (см. Дерево продукта хлора).Это лишь небольшая часть многих предметов, которые производятся с использованием хлора.

Как вы думаете, как освободить хлор из этих плотно упакованных кристаллов NaCl? Электричество — это инструмент, используемый для электрохимического расщепления NaCl, высвобождая Cl для его многих химических применений. Инженеры-химики разрабатывают системы, позволяющие создавать пузырьки газообразного хлора из соленой, электрифицированной воды.Газ улавливается и охлаждается настолько, что превращается в жидкость.

Весь процесс очень крутой (но небезопасно пытаться дома). Средний американец потребляет около 7 фунтов хлорида натрия в год и более 500 фунтов в течение жизни! Сложите это вместе с использованием всех продуктов, изготовленных с использованием хлора, и я думаю, вы согласитесь, что NaCl — важное соединение!

Передайте, пожалуйста, галит!

Дополнительные вопросы:

1. Найдите натрий и хлор в Периодической таблице элементов.Каковы их атомные номера? Какую информацию мы можем получить из атомного номера элемента?


2. NaCl известен как ионное соединение. Что это обозначает?


3. Хлор известен как двухатомная молекула. Объясните, что это значит. (Подсказка: «ди» означает «два».)

Идеи научных проектов:

1. Галофиты — это растения, приспособившиеся к жизни в среде с высоким содержанием соли. Назовите некоторые из этих сред и опишите некоторые из найденных там галофитов.Как они приспособились к «соленому» существованию? Что происходит с обычными растениями, если их поливать соленой водой?


2. Узнайте химический состав и названия минералов некоторых других солей, которые образуются в результате медленного испарения древней морской воды (кроме хлорида натрия). Для чего они нужны?

Чтобы просмотреть список предыдущих функций «Хлорное соединение месяца», щелкните здесь.

Хлорид натрия на поверхности Европы

Abstract

Потенциальная обитаемость подземного океана Европы зависит от его химического состава, который может отражаться на геологически молодой поверхности Европы. Исследования с использованием данных картографического спектрометра в ближней инфракрасной области спектра привели к преобладающему мнению о том, что эндогенные единицы Европы богаты сульфатными солями. Однако недавние наземные инфракрасные наблюдения показали, что, хотя регионы, в которых наблюдается радиолиз серы, могут содержать соли сульфатов, более чистый эндогенный материал Европы может отражать состав с преобладанием хлоридов.Хлориды не имеют идентифицирующих спектральных характеристик в инфракрасном диапазоне длин волн, но при облучении они проявляют отчетливое поглощение в видимой части спектра, подобное тому, которое наблюдается на поверхности Европы. Используя спектры, полученные с помощью космического телескопа Хаббла, мы представляем обнаружение поглощения 450 нм, указывающего на облучение хлорида натрия на поверхности. Эта особенность коррелирует с геологически разрушенной местностью хаоса, предполагая внутренний источник. Присутствие эндогенного хлорида натрия на поверхности Европы имеет важное значение для нашего понимания подповерхностной химии.

ВВЕДЕНИЕ

Под ледяной корой Европы находится соленый океан с жидкой водой, соприкасающийся со скалистым дном ( 1 — 3 ), что делает ее захватывающим местом для изучения возможности обитания в Солнечной системе. Однако способность океана поддерживать жизнь в значительной степени зависит от его состава и химического энергетического баланса ( 4 , 5 ), которые остаются в значительной степени неограниченными. В настоящее время лучшее окно для понимания химии океана Европы — это изучение состава ее геологически молодой и активной поверхности. Преобладающая интерпретация спектров картографического спектрометра в ближнем инфракрасном диапазоне (NIMS) Галилео предполагает, что на поверхности преобладают три химических ландшафта: водяной лед, гидрат серной кислоты и дополнительный не ледяной материал, который со времени миссии Галилео были интерпретированы как эндогенные сульфатные соли из внутренних районов океана ( 6 — 9 ). Однако, хотя вероятное присутствие гидрата серной кислоты прогнозируется в результате радиолитической химии, происходящей в сильно облученном и бомбардированном серой заднем полушарии ( 10 — 12 ), состав не ледяного материала в других местах является неудовлетворительным. ограничено данными NIMS.Устойчивой концепции нативной композиции, богатой сульфатными солями, в значительной степени способствует низкое спектральное разрешение NIMS, при котором не разрешается отчетливое поглощение сульфата [например, ( 13 )].

Недавние наземные инфракрасные наблюдения с ~ 40 раз более высоким спектральным разрешением, чем NIMS, выявили абсорбционную особенность, соответствующую сульфату магния ( 14 ). Однако эта особенность ограничена задним полушарием, подвергнутым бомбардировке серой, и пространственно совпадает с предполагаемым гидратом серной кислоты, что свидетельствует о радиолитическом, а не эндогенном происхождении.Более того, те же наблюдения не показали никаких доказательств абсорбции сульфатов в регионах, которые, как считается, содержат эндогенный материал, защищенный от радиолиза серы ( 15 ). Фактически, они обнаружили, что области хаоса в ведущем полушарии спектроскопически различны, что указывает на состав, отличный от спектрально ледяных высоких широт ведущего полушария и экзогенно измененного ландшафта заднего полушария ( 15 ). Поскольку местность хаоса является геологически молодой, сильно нарушенной и потенциально указывает на места подповерхностного апвеллинга или сквозного таяния [e.g., ( 16 — 18 )], и поскольку области хаоса в ведущем полушарии защищены от имплантации серы в заднем полушарии, состав этих областей может наилучшим образом отражать состав эндогенного материала Европы. Однако их спектры категорически гладкие при более высоком спектральном разрешении, в них отсутствуют какие-либо идентифицируемые инфракрасные спектральные особенности, кроме как у водяного льда. Тем не менее, уникальная геология и спектры от 1,5 до 4 мкм ( 15 , 19 ) хаотической местности ведущего полушария предполагают соленый состав.Хлоридные соли дают возможное объяснение ( 15 ), поскольку они относятся к числу немногих солей, спектрально гладких в инфракрасном диапазоне длин волн. Однако по той же причине они не могут быть подтверждены имеющимися в настоящее время данными.

Несмотря на то, что хлориды щелочных металлов обладают мягкими спектральными характеристиками в инфракрасном диапазоне, они проявляют отчетливые спектральные особенности в видимых длинах волн при облучении частицами. Бомбардирующие частицы приводят к росту «центров окраски», создавая анионные вакансии в кристаллических структурах, которые захватывают свободные электроны и вызывают поглощение для диагностики состава [например. г., ( 20 — 22 )]. Лабораторные эксперименты показали, что центры окраски могут образовываться в эвапоритах хлорида натрия (NaCl) и NaCl в условиях поверхности, подобных европейским ( 23 , 24 ), создавая цвета в лабораторных образцах, которые выглядят визуально похожими на те, что были получены на изображениях Galileo. поверхности Европы [например, ( 25 )]. Спектрально эти цвета в значительной степени являются результатом двух различных поглощений, вызванных двумя типами центров окраски — сильного поглощения F-центра около 460 нм из-за отдельных электронов, захваченных в одиночных вакансиях Cl ^— , и более слабого M-центра (или F ₂ -центр) поглощения в области 720 нм за счет бинарных агрегатов F-центров.Чтобы исследовать гипотезу о том, что эндогенные единицы Европы содержат хлоридные соли, мы использовали космический телескоп Хаббла (HST) для поиска подписей этих центров окраски на поверхности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Используя спектрограф для визуализации космического телескопа (STIS), мы наблюдали Европу во время четырех посещений HST (Таблица 1), получив первый набор спектральных данных с пространственным разрешением для всей поверхности на длинах волн от 300 до 1000 нм. Мы наблюдаем широкое поглощение около 450 нм (рис.1А), что хорошо соответствует поглощению F-центром облученного NaCl ( 23 , 24 ). Эта особенность расположена исключительно в переднем полушарии и коррелирует с хаотичным рельефом (рис. 2). Самые глубокие абсорбции попадают в область крупномасштабного хаоса Тара Реджо, что, по-видимому, способствует ее отчетливому желтому цвету на изображениях Европы Галилеем. Ясные абсорбции также связаны с восточной частью Поуис-Реджо, узконаправленной территорией к северо-западу от Тара-Реджо и, в гораздо меньшей степени, с несколько более древними территориями ведущего полушария.Эта заметная корреляция с геологически молодыми регионами хаоса указывает на внутренний источник. Хлориды, нанесенные на поверхность в этих местах, будут подвергаться облучению электронами с высокой энергией (более ~ 20 МэВ), которые, в отличие от большинства падающих ионов серы и электронов с более низкой энергией [например, ( 9 , 26 )], в первую очередь воздействуют на ведущее полушарие ( 27 ), тем самым обеспечивая необходимую энергию для образования центров окраски. Поскольку Тара Регио является наиболее облученной областью хаоса в ведущем полушарии ( 27 ), наблюдаемое распределение потенциальной особенности F-центра NaCl согласуется с богатым хлоридом составом для эндогенного материала, идентифицированного в инфракрасных спектрах хаоса всего ведущего полушария. ( 15 , 19 ).

( A ) Единый спектр из Tara Regio, который демонстрирует особенно сильное поглощение при 450 нм. Пунктирная линия соответствует полиномиальному континууму третьего порядка. Функция удаления континуума включена под спектром. Красный цвет — это лабораторный спектр без континуума облученного NaCl при 100 К, взятый из рисунка 2 ( 24 ).Этот спектр соответствует поглощению F-центра NaCl, которое возникло в отсутствие нереалистичных лабораторных потоков излучения. Поглощение в лабораторных F-центрах было масштабировано для соответствия глубине наблюдаемой детали. ( B ) Высокий спектр отношения сигнал / шум, полученный путем усреднения всех спектров из местоположений, демонстрирующих характеристику 450 нм, взвешенную по силе этой особенности в каждом месте. Средневзвешенное значение делится на среднее значение всех спектров из мест, в которых отсутствует характеристика 450 нм, и масштабируется для приближения к известному континууму Европы.Вариант без континуума показан под спектром, где вертикальная пунктирная линия указывает предполагаемый центр полосы на 720 нм.

Наблюдаемая особенность отображается только в ведущем полушарии. Черные контуры соответствуют областям крупномасштабного хаоса, нанесенным на карту приблизительно из ( 44 ). Наибольшие поглощения приходятся на область хаоса Тара-Реджо (~ 85 ° з.д.) с дополнительной концентрацией в восточной части Поуис-Реджо (~ 125 ° з. д.).Это распределение не зависит от географии радиолиза серы и предполагает наличие подземного источника, что согласуется с гипотезой хлорида для эндогенного материала Европы. Пространственное разрешение нанесенных на карту данных составляет ~ 150 км в точке суб-наблюдателя. Предоставлено фоновое изображение: НАСА / Лаборатория реактивного движения / Бьёрн Йонссон / Стив Альберс.

В отличие от лабораторных спектров, наши данные не показывают доказательств поглощения M-центра NaCl вблизи 720 нм (рис. 1B и рис. S1). Усредняя все спектры из мест, которые демонстрируют поглощение на длине волны 450 нм, взвешенные по силе характеристики в каждом месте, мы консервативно исключаем силу полосы больше 0.5%. Это отсутствие поглощения M-центра, вероятно, ожидается, поскольку в лабораторных экспериментах, в которых наблюдался M-центр ( 23 , 24 ), использовались потоки излучения 10 ⁴ -10 ⁵ раз больше истинного потока на Европе. Хотя такие высокие потоки могут точно моделировать многие аспекты радиационной химии Европы и могут достигать доз, эквивалентных сотням лет на поверхности в часах или днях реального времени, они неточно отражают кинетические эффекты, контролирующие образование и распад центров окраски. Одновакансионные F-центры появились сразу же в таких условиях, но для образования бинарных M-центров на Европе потребовался примерно 1 год ( 24 ). Тем не менее, когда излучение было остановлено, как F-, так и M-центры существенно распадались на временных масштабах часов ( 24 ). Некоторые эксперименты по облучению NaCl, выполненные в различных условиях, наблюдали образование только F-центров ( 28 , 29 ). Такое поведение предполагает, что M-центры, вероятно, никогда не будут образовываться при низком потоке излучения на Европе, что отражает конкуренцию между их медленным ростом и вкладом процессов распада, таких как фотообесцвечивание [e.g., ( 30 , 31 )], что может влиять на относительное содержание центров окраски NaCl. Наконец, это поведение может также объяснить центр полосы наблюдаемой особенности 450 нм. После прекращения лабораторного излучения поглощение в F-центре сдвигалось в сторону более коротких волн по мере затухания ( 24 ). Таким образом, поскольку излучение, испытываемое на Европе, незначительно по сравнению с потоками, применяемыми в лаборатории, мы можем ожидать, что поглощение F-центра на Европе будет меньше 460 нм.Поглощение в F-центре облученного NaCl, которому было позволено развиться при 100 К без дальнейшего облучения ( 24 ), замечательно соответствует наблюдаемой нами характеристике (рис. 1А), хотя стоит отметить, что этот лабораторный спектр соответствует облученному безводному Кристаллы NaCl в отсутствие водяного льда ( 24 ). Вместо этого можно было бы ожидать, что низкие температуры и ледяная среда на поверхности Европы приводят к образованию гидрогалита (NaCl⋅2H ₂ O), для которого образование центров окраски не исследовалось таким же образом.Однако лабораторные данные о быстрой дегидратации гидрогалита в условиях, подобных Европе ( 32 ) и образованию F- и M-центров в тех же положениях полос в эвапоритах солевого раствора NaCl ( 23 ), подтверждают применимость экспериментов, включающих безводный NaCl.

NaCl дает элегантное объяснение наблюдаемой особенности 450 нм, ее географического распределения и предыдущих инфракрасных спектров, интерпретируемых как отражение эндогенного материала ( 15 , 19 ).Однако альтернативные кандидаты заслуживают обсуждения. Элемент с длиной волны 450 нм был слабо виден в дисковых интегрированных спектрах ведущего полушария Европы, сделанных в 1990-х годах, но, несмотря на плохое соответствие, был отнесен к серосодержащим видам ( 33 ). Однако наш набор данных показывает, что эта особенность сосредоточена в хаосе и отделена от географии радиолиза серы, что требует отдельного объяснения. Вместо этого мы исследуем спектры нескольких других облученных солей (рис. S2), в том числе хлорида магния, хлорида калия и множества сульфатов и карбонатов ( 23 , 29 , 34 , 35 ).Из этих спектров только NaCl соответствует наблюдаемой нами особенности.

Присутствие NaCl на Европе имеет важное значение для нашего понимания внутренней химии и ее геохимической эволюции во времени. В то время как водная дифференциация хондритового материала и длительное выщелачивание с хондритового морского дна может привести к системе, богатой сульфатами ( 36 , 37 ), более обширная гидротермальная циркуляция, как на Земле, может привести к океану, богатому NaCl. ( 38 ).Химический состав плюма Энцелада, который, возможно, является лучшим аналогом Европы, предполагает преобладание NaCl в океане ( 39 ) и гидротермально активное морское дно ( 40 ). Однако композиционные отношения между океаном Европы и его эндогенным материалом неизвестны, и поверхность может просто представлять собой конечный результат композиционной стратификации внутри ледяной оболочки [например, ( 41 )]. Независимо от того, связан ли наблюдаемый NaCl напрямую с составом океана, его присутствие требует переоценки нашего понимания геохимии Европы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Мы наблюдали Европу с HST / STIS в течение четырех посещений, даты, время и геометрия которых приведены в Таблице 1. Во время каждого посещения мы ступали через прорезь 52 ″ × 0,1 ″ на весь диск. Европы в режимах спектроскопии первого порядка G430L и G750L ( R ~ 500). Вместе эти настройки обеспечивали спектры, охватывающие длины волн от ~ 300 до 1000 нм. Мы получали спектры в каждой позиции щели за время интегрирования 9 с (G750L) или 10 с (G430L).Затем продукты спектральных данных, откалиброванные по потоку и длине волны, были доставлены после стандартного восстановления через калибровочный конвейер STIS (calstis). Мы повторно обработали данные G750L, используя тот же конвейер, но включили процедуры устранения дефектов Calstis для удаления существенных полос из данных с самой длинной длиной волны. Мы получили отдельные спектры путем извлечения отдельных строк из двумерных спектральных изображений, соответствующих пиксельному масштабу 0,05 дюйма (пространственное разрешение, ограниченное дифракцией ~ 150 км на длинах волн 450 нм).Затем мы разделили эталонный солнечный спектр ASTM E-490 ( 42 ) на извлеченные спектры, чтобы преобразовать каждый в коэффициент отражения и выполнить поиск характеристик поглощения.

Чтобы изолировать поглощение при 450 нм, мы выполнили континуум и удаление для каждого извлеченного спектра. Затем мы рассчитали силу полос поглощения по поверхности. Для большинства спектров мы подбираем полином третьего порядка между 310 и 550 нм, исключая область, соответствующую поглощению в F-центре (от 350 до 530 нм).Небольшие изменения этих параметров были сделаны, когда это необходимо для достижения удовлетворительной континуальной подгонки. Затем мы разделили каждый спектр на соответствие континууму и интегрировали остаточное поглощение для расчета эквивалентной ширины (то есть ширины 100% поглощения с той же интегрированной площадью). Мы решили использовать полином третьего порядка для подгонки, потому что он лучше соответствует форме континуума, особенно для перехода между задним и передним полушариями. Однако отображение с использованием континуумов второго порядка дало качественно идентичные результаты.При отображении рассчитанной силы полос мы усредняли значения в перекрывающихся регионах. Мы не учли данные в непосредственной близости от границы Европы, так как спектры худшего качества и затрудняют количественную оценку слабого поглощения.

Мы попытались установить ограничения на отсутствие поглощения M-центра 720 нм в наших данных. Чтобы достичь высокого спектра отношения сигнал / шум, который представляет материал, который, как считается, содержит NaCl, мы усреднили все спектры из мест, где мы наблюдали поглощение на длине волны 450 нм, взвешенные по силе характеристики в каждом месте.Тем не менее, в то время как шум в этом результате в среднем был снижен, остаточные солнечные линии сохраняются благодаря несколько ниже спектральному разрешению солнечного спектра опорного ( 42 ). Кроме того, остались остаточные артефакты процесса снятия окантовки. Чтобы удалить эти эффекты и получить спектр максимально возможного качества, мы затем разделили его на среднее значение всех спектров из областей, где отсутствует характеристика 450 нм. Наконец, в целях иллюстрации, мы масштабировали результирующий спектр, чтобы приблизиться к известному уровню континуума ведущего полушария Европы, используя наземные данные в том же диапазоне длин волн ( 33 , 43 ). Результат показан на фиг. 1B. Чтобы установить консервативный верхний предел присутствия поглощения 720 нм, мы подбираем полиномиальный континуум третьего порядка между 600 и 870 нм, исключая диапазон, ожидаемый для поглощения M-центра (640-830 нм). Затем мы удалили этот континуум и отобразили результат под спектром на рис. 1B. Мы оценили верхний предел прочности ленты 0,5% на основе качественных неопределенностей в форме континуума.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что конечное использование составляет , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно процитирована.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

1. ↵
3. ↵
4. ↵

   К. П. Хэнд, К. Ф. Чиба, Дж. К. Приску, Р. В. Карлсон, К. Х. Нилсон, in Europa , Р. Т. Паппалардо, В. Б. Маккиннон, К. Ху. (Издательство Университета Аризоны, 2009 г.), стр. 589–630.

5. ↵
6. ↵
9. ↵
10. ↵
12. ↵
13. ↵
14. ↵
15. ↵
16. ↵

    G. Collins, F. Nimmo, in Europa , R.Т. Паппалардо, В. Б. Маккиннон, К. Хурана, ред. (Издательство Университета Аризоны, 2009 г.), стр. 259–282.

18. ↵
19. ↵
20. ↵
22. ↵
23. ↵
24. ↵
25. ↵
26. ↵
27. ↵
28. ↵
29. ↵
30. ↵
31. ↵
32. ↵
↵
33. ↵

    KP Hand, RW Carlson, in AAS / Division for Planetary Sciences Meeting Abstracts # 47 (2015), p. 405.06.

34. ↵
35. ↵
36. ↵
37. ↵
38. ↵
39. ↵
40. ↵

    Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, 2000 Стандарт ASTM Стандарт внеземного спектра E-490-00 (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, 2000 г. ).

41. ↵
42. ↵

    Т. Доггетт, Р. Грили, П. Фигуэрдо, К. Танака, в Europa (The University of Arizona Press, 2009), стр. 137.

Выражение признательности: На основе наблюдений, выполненных с помощью HST NASA / ESA, полученных в Научном институте космического телескопа, который управляется Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии Inc., по контракту НАСА NAS 5-26555. Эти наблюдения связаны с программой № 14650. Мы благодарим Г.Р. Россмана за полезные беседы. Финансирование: Эта работа была поддержана штаб-квартирой НАСА в рамках программы стипендий НАСА по наукам о Земле и космосе (грант 80NSSC17K0478). Поддержка этой работы была предоставлена ​​НАСА посредством гранта номер HST-GO-14650.001-A от Научного института космического телескопа, который находится в ведении AURA Inc., в соответствии с контрактом NASA NAS 5-26555. Это исследование было поддержано грантом 1313461 NSF.К.П.Х. выражает признательность за поддержку Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института по контракту с НАСА, частично финансируемой за счет внутренней программы исследований и развития технологий. Вклад авторов: S.K.T. выполнил анализ и написал рукопись. M.E.B. задумал и спроектировал наблюдения. К.П.Х. помогли задумать наблюдения и предоставили лабораторные спектры. Все авторы обсудили результаты и интерпретации и предоставили полезные комментарии к рукописи. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. и Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в документе, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Данные, использованные в этой работе, также доступны в Архиве космических телескопов имени Микульского НАСА под номером программы 14650. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

• Copyright © 2019 Авторы, некоторые права защищены; обладатель исключительной лицензии Американской ассоциации содействия развитию науки. Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

(PDF) Конденсация в системе KCl – NaCl

Последующее спекание KCl и NaCl в твердый раствор, как указано

в настоящих результатах, следует учитывать при моделировании.

Благодарность

Дэн Бострем, специалист по энергетическим технологиям и химии термических процессов,

Университет Умео, благодарит за проведение рентгеноструктурного анализа.

Ссылки

[1] Р. Бакман, М. Хупа, Механизмы обрастания и коррозии в котле-утилизаторе

зона супергетера, Tappi Journal 70 (1987) 123–127.

[2] X.S. Мао, Х. Тран, Д. Э. Кормак, Влияние химического состава на удаляемость

отложений пламени котла-утилизатора, Tappi Journal 84 (2001) 69.

[3] А. Збогар, Ф. Франдсен, П.А. Дженсен, П. Гларборг, Освобождение золы, Прогресс

в области энергетики и горения 35 (2009) 31–56.

[4] М. Шпигель, Вызванная расплавом соли коррозия металлических материалов при сжигании отходов

предприятия, Материалы и коррозия — Werkstoffe Und Korrosion 50 (1999) 373–393.

[5] Б.Дж. Скрифварс, Р. Бакман, М. Хупа, К. Салменоя, Э. Ваккилайнен, Коррозия материалов нагревательной стали super-

в условиях щелочных солевых отложений — часть 1: влияние солевых отложений

, Corrosion Science 50 (2008) 1274– 1282.

[6] Д. Банкевич, П.Юрьяс, М. Хупа, Высокотемпературная коррозия материалов трубы пароперегревателя

, подверженных воздействию солями цинка, Энергия и топливо 23 (2009) 3469–3474.

[7] С. Энестам, Д. Банкевич, Й. Туиремо, К. Мякеля, М. Хупа. Являются ли NaCl и KCl

одинаково агрессивными для пароперегревателей паровых котлов? (в прессе).

[8] Ю.С. Ли, М. Шпигель, С. Шимада, Коррозионное поведение различных модельных сплавов с покрытием

NaCl – KCl, Химия и физика материалов 93 (2005) 217–223.

[9] С.Бэйл, П. Чартран, С.А.Дегтеров, Г. Эрикссон, К. Хак, Р. Бен Махфуд, Дж. Меланкон,

А. Д. Пелтон, С. Петерсен, термохимическое программное обеспечение и базы данных FactSage, Калфад:

Компьютерное соединение фазовых диаграмм и термохимии 26 (2002) 189–228.

[10] HSC химия для окон, химических реакций и программного обеспечения равновесия с

обширной термохимической базой данных, Ver. 5.1, HSC Chemistry for Windows, Outo-

kumpu Research Oy, Пори, Финляндия, 2002.

[11] База данных SGTE для чистых веществ, Научная группа Thermodata Europe, 1996.

[12] PJ Linstrom, WG Mallard, Eds., NIST Chemistry WebBook, NIST Standard

Справочная база данных номер 69, июнь 2005, Национальный институт стандартов

и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 20899 (http://webbook.nist.gov).

[13] M.W. Chase, C.A. Дэвис, Дж. Дауни, Д.Дж. Фрурип, Р.А. Макдональд, А. Syverud,

Термохимические таблицы JANAF, 3-е изд. , Journal of Physical and Chemical Reference

Data, 14, 1985.

[14] S.A. Ochs, R.E. Коте, П. Куш, О радиочастотном спектре компонентов

пучка хлорида натрия. Димеризация галогенидов щелочных металлов, Журнал

Химическая физика 31 (1953) 459–466.

[15] Т.А. Милн, Х. Клейн, Д. Кубиччиотти, Масс-спектрометрический анализ пара в равновесии

с хлоридами щелочных металлов, Журнал химической физики 28

(1958) 718–719.

[16] Дж. Л. Бартон, Х. Блум, Молекулярная масса паров хлорида натрия и калия,

Journal of Physical Chemistry 63 (1959) 1785.

[17] Н.Л. Ярым-Агаев, Л. Афанасенко, Термодинамические свойства плавленых солей.

XVI. Давление паров в системе хлорид натрия — хлорид калия, Россия

Журнал физической химии 48 (1974) 666–668.

[18] S.K. Friedlander, Smoke, Dust, and Haze: Fundamentals of Aerosol Dynamics,

Oxford University Press, New York, 2000.

[19] J. Pyykönen, J. Jokiniemi, Моделирование отложения в пароперегревателе хлористого щелочного металла и его последствия для

, Топливо Технология переработки 80 (2003) 225–262.

[20] П. Тандон, D.E. Рознер, Совместное осаждение на горячих CVD-поверхностях: динамика частиц и взаимодействия шероховатости отложений

, AICHE Journal 42 (1996) 1673–1684.

[21] М. Джоллер, Т. Бруннер, И. Обернбергер, Моделирование образования аэрозолей при массовом сжигании био-

в колосниковых печах и сравнение с измерениями, Энергия

и Топливо 19 (2005) 311–323.

[22] К.А. Кристенсен, Х. Ливбьерг, Модель искусственного течения для химических реакций и зародышеобразования и роста аэрозоля

в содержащем щелочь флюидном газе, AerosolScience and Technol-

ogy 33 (2000) 470–489.

[23] R.J. Епископ, К. Клифф, Конденсация паров хлорида натрия из движущегося потока газа

, Журнал Института топлива 42 (1969) 283.

[24] Р.Дж. Епископ, К. Клифф, Конденсационное поведение хлорида натрия при конвективном переносе тепла

, Журнал Института топлива 43 (1970) 442.

[25] П.Дж. Джексон, Х.С. Дафин, Лабораторные исследования осаждения солей щелочных металлов

из дымовых газов, Механизм коррозии примесями топлива, 1963, стр. 427–442,

(Марчвуд, недалеко от Саутгемптона, Хэмпшир, Англия).

148 M. Broström et al. / Технология переработки топлива 105 (2013) 142–148

Хлорид натрия | Encyclopedia.com

Свойства

Облигации

Расположение и обработка

Горнодобывающая промышленность

Испарение

Использует

Ресурсы

Хлорид натрия (химическая формула NaCl), известный как поваренная соль, каменная соль, морская соль и минерал галит, представляет собой ионное соединение, состоящее из кристаллов кубической формы, состоящих из элементов натрия и хлора.Он ответственен за соленость Мирового океана. Эта соль имела большое значение с древних времен и имеет широкий спектр применения. Одно из самых больших его применений — это соль, которую люди используют при еде и приготовлении пищи. Его можно приготовить химическим способом и получить путем добычи и испарения воды из морской воды и рассолов.

Натрия хлорид в чистом виде бесцветен. Он несколько гигроскопичен или поглощает воду из атмосферы. Соль легко растворяется в воде.Его растворение в воде эндотермическое, что означает, что он забирает у воды некоторое количество тепловой энергии. Хлорид натрия плавится при 1474 ° F (801 ° C), кипит при 2670 ° F (1465 ° C), имеет плотность 2,16 г / см ³ (при 25 ° C) и проводит электричество при растворении или в расплавленное состояние.

Ионное соединение, такое как хлорид натрия, удерживается ионной связью. Этот тип связи образуется при притяжении противоположно заряженных ионов. Это притяжение похоже на притяжение двух противоположных полюсов магнита.Ион или заряженный атом образуется, когда атом приобретает или теряет один или несколько электронов. Он называется катионом, если существует положительный заряд, и анионом, если существует отрицательный заряд.

Натрий (химический символ Na) — это щелочной металл, который имеет тенденцию терять электрон с образованием положительного иона натрия (Na ⁺ ). Хлор (химический символ Cl) является неметаллом и стремится получить электрон, чтобы сформировать отрицательный ион хлорида (Cl ^— ).

Противоположно заряженные ионы Na ⁺ и Cl ^— притягиваются, образуя ионную связь.Таким образом удерживаются вместе многие ионы натрия и хлора, в результате чего получается соль с характерной кристаллической формой. Трехмерное расположение или кристаллическая решетка ионов в хлориде натрия такова, что каждый Na ⁺ окружен шестью анионами (Cl ^— ), а каждый Clis окружен шестью катионами (Na ⁺ ). Таким образом, ионное соединение имеет баланс противоположно заряженных ионов, а общие положительные и отрицательные заряды равны.

Хлорид натрия, широко встречающийся в природе, встречается в морской воде, других соленых водах или рассолах, а также в сухих отложениях каменной соли.Его можно получить путем добычи и испарения воды из рассолов и морской воды. Эту соль также можно получить химическим путем путем реакции соляной кислоты (химическая формула HCl) с гидроксидом натрия (химическая формула NaOH) с образованием хлорида натрия и воды. Страны-лидеры по производству соли включают США, Китай, Мексику и Канаду.

Два способа удаления соли из земли — это каменная и колонковая добыча и добыча раствора. В методе помещения и колонны шахты заглубляются в землю, и горняки используют такие методы, как бурение и взрывные работы для разрушения каменной соли.Соль удаляется таким образом, что остаются пустые комнаты, поддерживаемые соляными столбами.

При добыче растворами вода добавляется к залежи соли для образования рассола. Рассол — это раствор хлорида натрия и воды, который может содержать или не содержать другие соли. В одном методе в земле пробуривается скважина и в нее помещаются две трубы (меньшая труба помещается внутри большей). Пресная вода перекачивается по внутренней трубе в соль. Растворенная соль образует рассол, который перекачивается через внешнюю трубу на поверхность и затем удаляется.

Обычный способ получения соли из рассола — выпаривание воды с помощью вакуумных поддонов. В этом методе рассол кипятится и перемешивается в огромных резервуарах, называемых вакуумными поддонами. Качественные кубики соли образуются и оседают на дно кастрюль. Затем кубики собирают, сушат и обрабатывают.

Солнечное испарение морской воды для получения соли — старый метод, широко используемый сегодня. Он использует солнце как источник энергии. Этот метод эффективен в местах с обильными источниками соленой воды, сушей для прудов-испарителей и жарким сухим климатом для усиления испарения.Морская вода проходит через несколько прудов-испарителей. Минералы, содержащиеся в морской воде, выпадают в осадок или выпадают из раствора с разной скоростью. Большинство из них выпадают в осадок раньше, чем хлорид натрия, и поэтому остаются, когда морская вода перемещается из одного пруда-испарителя в другой.

С давних времен большое значение имела соль хлористого натрия. Его использовали множеством способов, включая ароматизацию и консервирование еды, и даже как денежную форму. Эта соль улучшает вкус пищевых продуктов, таких как хлеб и сыры, и является важным консервантом в мясе, молочных продуктах, маргарине и других продуктах, поскольку замедляет рост микроорганизмов. Соль способствует естественному развитию цвета ветчины и хот-догов и усиливает нежность вяленого мяса, например ветчины, заставляя их впитывать воду. В виде йодированной соли является переносчиком йода. (Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, которые влияют на рост, развитие и скорость метаболизма).

В химической промышленности для производства других химикатов используются большие количества соли хлорида натрия. Хлор и гидроксид натрия производятся электролитическим способом из рассола.

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Рассол — раствор хлорида натрия и воды, который может содержать или не содержать другие соли.

Ион — Атом или молекула, которые приобрели электрический заряд, потеряв электроны (положительно заряженный ион) или получив электроны (отрицательно заряженный ион).

Ионная связь — Силы притяжения между положительными и отрицательными ионами, которые существуют, когда электроны переносятся от одного атома к другому.

Ионное соединение — соединение, состоящее из положительных ионов (обычно ионов металлов) и отрицательных ионов (ионы неметаллов), удерживаемых вместе за счет электростатического притяжения.

Солнечное испарение — метод испарения воды, использующий солнце в качестве источника энергии.

Хлорные продукты используются в очистителях металлов, в отбеливателе бумаги, пластмассах и при очистке воды. Кальцинированная сода, содержащая натрий, используется для производства стекла, мыла, бумаги и смягчителей воды. Химические вещества, образующиеся в результате реакций хлорида натрия, используются в керамической глазури, металлургии, сушке кож и фотографии.

Хлорид натрия имеет широкий спектр применения.Его разливают по дорогам, чтобы растопить лед за счет снижения температуры плавления льда. Соль играет важную роль в регулировании жидкостей организма. Он используется в лекарствах и кормах для домашнего скота. Кроме того, соляные пещеры используются для хранения химикатов, таких как нефть и природный газ.

См. Также Консервация пищевых продуктов; Соленая вода.

КНИГИ

Эмсли, Джон. Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я . Оксфорд, Великобритания: Oxford University Press, 2003.

Курланский, Марк. Соль: всемирная история . Нью-Йорк: Penguin Books, 2003.

Лиде, Дэвид Р., изд. Справочник по химии и физике CRC Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2005.

Майерс, Р. Томас, Кейт Б. Олдхэм и Сальваторе Токчи. Holt Chemistry Visualizing Matter . Остин, Техас: Холт, Райнхарт и Уинстон, 2000.

Сикерски, Славомир. Краткая химия элементов . Чичестер, Великобритания: Издательство Хорвуд, 2002.

Снайдер, C.H. Необычная химия обычных вещей . 4-е изд. Нью-Йорк: John Wiley and Sons, 2002.

Дана М. Барри

GWSoftAlt — Центр науки и образования по водоразделам

(из Pipeline, информационного бюллетеня Национального центра обмена информацией по малым потокам, зима 2001 г. )

«Натрий действительно не имеет никакой ценности в окружающая среда вне экосистем соленой или солоноватой воды. Если могут быть разработаны альтернативы хлориду натрия для очистки воды, их следует использовать.Хлорид калия — логичный выбор для снижения сброс натрия из систем умягчения воды для обеспечения дополнительных калий в рационе человека и служит источником питательных веществ для растений ».

Из книги «Хлорид калия: альтернативный регенерирующий агент для смягчения воды» д-ра Кима Полизотто и д-ра Чарльза Хармса

Если вас беспокоит рассол для смягчения воды и его возможное воздействие на вашу септическую систему (и окружающую среду), можно использовать альтернативный химикат.Хлорид калия так же эффективен, как хлорид натрия для смягчения воды в жилых и коммерческих помещениях процессы. Кроме того, хлорид калия имеет ряд преимуществ: снижает количество натрия в питьевой воде; очищенная вода вносит калий в рацион людей; и это исключает добавление натрия из водоумягчителей в резервуар бытовой канализации и дренажное поле.

Хлорид калия действует точно так же, как натрий. делает в процессе умягчения воды.Резервуар для минералов промывается калий (вместо натрия) из солевого бака для покрытия смолы бусы. Благодаря положительному электрическому заряду калий цепляется за отрицательно заряженные шарики смолы в резервуаре. Поскольку жесткая вода проходит через минеральный бак умягчителя, кальций и магний в воде поменяйте местами с калием на бусинах.

Теперь в очищенной воде содержится небольшое количество калия. Минеральный резервуар в конечном итоге потребуется регенерировать, когда большая часть калий, приставший к шарикам смолы, был заменен на кальций и магний переносятся с водой.

В процессе регенерации резервуар для минералов промывается раствор хлорида калия, который стимулирует выработку кальция и магния минералы с шариков смолы. Избыток калия, кальция и Вода, богатая магнием, из резервуара затем сливается в дом. дренажные трубы и в канализацию. Возрождение рассол смешивается с стоячей водой в баке, а затем течет в водосток системы. Калий является важным минералом для растения; тогда как натрий может повредить ткани растений.Поскольку натрий замененные калием, эти разбавленные сточные воды полезны для травы крытое водосточное поле.

Сточные воды водоумягчителей, в которых используется хлорид калия при их регенерации рассол может быть переработан для орошения сельскохозяйственных земельные участки. Статья под названием «Хлорид калия … Альтернативный регенерант. для смягчения воды », написано доктором Кимом Полизотто и доктором Чарльзом Хармсом. для лучших культур Института калия и фосфатов с растительной пищей (Осень 1993 г.) предлагает использовать калий в установках для смягчения воды, а затем переработка разбавленных сточных вод в качестве альтернативы их утилизации.

Полизотто и Хармс упоминают, что несколько городов в Калифорния, Флорида и Мичиган обратились к умягчителям воды. промышленности, чтобы помочь сократить выбросы натрия и хлоридов в коммунальные очистные сооружения. Необходимо сокращение этих химикатов соответствовать стандартам сброса, установленным для снижения загрязнения подземных вод в эти сообщества.

Эти исследователи также рассказывают о других городах, которые хотят развивать вторичные рынки для своих сточных вод, например продавать их фермеры для орошения.Поскольку натрий может нанести вред некоторым растениям роста, сточные воды очистных сооружений могут оказаться непригодными для продажи, если хлорид натрия — преобладающая соль, используемая для водоподготовки в общество.

Стоимость может быть единственным минусом при переходе со стандартной хлорид натрия, используемый в большинстве смягчителей воды, до хлорида калия. Обе можно найти в большинстве торговых центров по ремонту дома, но калий хлорид может стоить в два раза дороже (даже больше на западном побережье), чем хлорид натрия.Средняя цена хлорида натрия (на Востоке) составляет около 4 долларов за 40-фунтовый мешок, а хлорид калия стоит примерно 9 долларов за 40 фунтов. Однако исследования групп потребителей показывают что для многих потенциальных пользователей преимущества для здоровья и окружающей среды хлористый калий перевешивает разницу в цене.